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Normalizzazione
I trattamento termico onsiste in un riscaldo ad una temperatura superiore ad AC3, per un tempo sufficiente ad austenitizzare completamente il materiale, seguito da raffreddamento in aria calma o mossa.
Viene generalmente eseguita su pezzi grezzi per affinare ed uniformare il grano allo scopo di predisporre l'acciaio nel modo migliore per le lavorazioni i successivi trattamenti termici. Le strutture e le durezze che si ottengono sono in stretta relazione con il tipo di acciaio e con le dimensioni dei pezzi: acciai ipoeutettoidi al carbonio o debolmente legati danno luogo ad una struttura costituita da ferrite e perlite, mentre con l'aumentare dei tenori di elementi leganti si formano strutture miste con costituenti più duri come bainite e martensite.
I Trattamenti Termici in Forno generalmente necessitano di attrezzature dedicate .
Ricottura
La ricottura di una lega metallica è un Trattamento Termico che consiste nel riscaldamento ad una temperatura solitamente inferiore a quella di fusione, seguito dalla permanenza di durata opportuna e da un lento raffreddamento solitamente in forno. Deve conseguire uno o più dei seguenti obiettivi:
equilibrio chimico: riduzione della segregazione minore;
equilibrio strutturale: trasformazione delle fasi metastabili;
equilibrio meccanico: riduzione delle tensioni residue interne, incrudimento compreso.
Tramite la ricottura viene alterata la microstruttura del materiale, causando mutamenti nelle sue proprietà quali la flessibilità e la durezza. Il risultato tipico è la rimozione dei difetti della struttura cristallina. Può avere anche lo scopo di uniformare la composizione chimica dell'acciaio, in tal caso il riscaldamento è eseguito ad una temperatura più elevata e per tempi più lunghi.
Viene eseguito in forni sia continui che normali , utilizzando opportune attrezzature di supporto .
Cementazione
La Cementazione , ha lo scopo di ottenere un prodotto che, dopo i successivi trattamenti termici, presenti uno strato superficiale durissimo e resistente all'usura, unitamente ad un cuore tenace. Essa consiste nella carburazione superficiale di acciai a basso tenore di carbonio, ottenuta mediante lungo mantenimento ad alta temperatura in mezzi capaci di cedere tale elemento. Dopo la tempra, alla superficie del pezzo cementato, si avrà la struttura e la durezza propria degli acciai con circa 1% di carbonio temprati, mentre al cuore, a basso tenore di carbonio e perciò poco sensibile all'effetto indurente della tempra, si avrà duttilità e tenacità, per eseguire il trattamento termico si usano forni dedicati e attrezzature .
Gli acciai detti appunto da “cementazione” sono caratterizzati da un basso tenore di carbonio, ciò li distingue nettamente dagli acciai “da bonifica” a tenore di carbonio più elevato. Il trattamento più indicato per conferire al pezzo cementato le caratteristiche sia al cuore che in pelle è quello della doppia tempra. La prima tempra, temperatura più alta, rigenera la struttura della parte interna mentre la parte esterna viene ad essere temprata da una temperatura più elevata . Con la seconda , da temperatura più bassa, il nucleo risulta meno temprato mentre nella parte esterna si sviluppa la massima durezza.
Un trattamento più economico è costituito dalla tempra unica, che presenta anche il vantaggio di evitare deformazioni dei pezzi. Questo trattamento chiede che l'acciaio abbia un grano austenitico fine , il pezzo cementato viene temprato direttamente dalla temperatura di cementazione . Dopo la tempra occorre eseguire un rinvenimento di distensione nell'intervallo 150° - 200 °C .
Tempra
Il trattamento di tempra comprende un riscaldo di austenitizzazione, seguito da un raffreddamento ad una temperatura inferiore ad Ms , rapido da permettere la trasformazione in martensite, struttura di elevata durezza e fragilità. Per poter realizzare una tempra , cioé con una struttura martensitica al 100%, è necessario che la velocità di raffreddamento sia superiore a quella critica tipica per ogni acciaio. Sarà perciò necessario che la curva di raffreddamento del pezzo non intersechi la curva CCT di inizio trasformazione tanto nel campo perlitico che in quello bainitico . Qualora non si verifichi questa condizione quando cioé la curva di raffreddamento interseca la curva di inizio trasformazione (curva 2) o nella zona perlitica o in quella bainitica od in ambedue, avremo una tempra incompleta: la quota di martensite si riduce per lasciar posto a strutture per lo più miste a perlite o baianite.
Gli acciai al “C” presentano una velocità critica di tempra molto elevata; questa velocità si riduce per la presenza di elementi leganti in modo più o meno marcato a seconda delle percentuali e della natura di essi. In relazione al tipo di acciaio ed alle dimensioni dei pezzi da temprare verrà scelto il mezzo di spegnimento più adatto: acqua, olio od aria.
Per il trattamento termico in forno si usano attrezzature dedicate come quelle prodotte dalla Ditta Sportelli Franco .
Rinvenimento
Il rinvenimento è un trattamento termico di un metallo eseguito al fine di ridurre gli effetti negativi della tempra sul materiale, nel caso questo presenti eccessiva durezza e quindi fragilità.
Nel rinvenimento si riscalda a temperatura T < Ac1 sufficiente a ripristinare la diffusività di un elemento presente in minore quantità nel metallo, in modo che tale elemento possa separarsi dalla matrice in forma finemente dispersa.
Viene eseguito in forno utilizzando ausiliari di supporto .
Distensione
È un riscaldamento a 150-180 °C che provoca una leggera riduzione delle tensioni interne, senza diminuire troppo la durezza. In pratica è il primo stadio della ricottura di addolcimento.
Bonifica
Con il trattamento di bonifica si intende un insieme di trattamenti termici che si fanno a particolari tipi di acciai e che consiste in una tempra seguita da un rinvenimento.
Nella fase di tempra degli acciai si ha una formazione di martensite, una struttura ad elevata durezza e notevole carico di rottura, ma con una resilienza piuttosto bassa che può dar luogo a rotture in seguito a urti. Data la natura di questi elementi , che comportano un cedimento istantaneo della struttura, si sottopongono gli acciai a trattamento termico di rinvenimento. La martensite è una fase metastabile, cioè si forma solo perché gli atomi di carbonio non riescono a fuoriuscire dal reticolo a causa dell'elevata velocità di raffreddamento che impedisce i moti diffusivi.
Si chiama bonifica questa sequenza di trattamenti , il rinvenimento avviene ad una temperatura maggiore di 550 °C , in taluni acciai per molle vengono rinvenuti a circa 450 °C. Portando la martensite a questa temperatura essa rinviene, trasformandosi in sorbite, una struttura che combina una buona resistenza a trazione, anche se inferiore a quella della martensite, ad una maggiore tenacità